2024-2025學年新教材高中物理第1章動量守恒定律3.動量守恒定律課件新人教版選擇性必修第一冊

第一章3.動量守恒定律學習目標1.通過實驗和理論推導,理解動量守恒定律,能用其解決生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。(物理觀念)2.了解內(nèi)力、外力的概念,理解動量守恒的條件、動量守恒定律的確切含義及表達式。(物理觀念)3.知道動量守恒定律的普適性和牛頓運動定律的適用范圍和局限性。(科學思維)4.體會用動量守恒定律分析物理問題的方法,體會自然界的和諧統(tǒng)一。(科學態(tài)度與責任)基礎(chǔ)落實·必備知識全過關(guān)一、相互作用的兩個物體的動量改變1.構(gòu)建相互作用模型

不受摩擦力的作用如圖所示,在光滑水平桌面上做勻速運動的兩個物體A、B,質(zhì)量分別是m1和m2,沿同一直線向同一方向運動,速度分別是v1和v2,v2>v1。當B追上A時發(fā)生碰撞。

能發(fā)生碰撞碰撞后A、B的速度分別是v1'和v2'。碰撞過程中A所受B對它的作用力是F1,B所受A對它的作用力是F2。碰撞時,兩物體之間力的作用時間很短,用Δt表示。2.推導過程(1)根據(jù)動量定理,物體A動量的變化量等于它所受作用力F1的沖量,即F1Δt=

。①

(2)物體B動量的變化量等于它所受作用力F2的沖量,即F2Δt=

。②

(3)由牛頓第三定律知F1

-F2。③

(4)整理①②③得m1v1'+m2v2'=m1v1+m2v2。

碰后總動量

碰前總動量3.歸納總結(jié)兩個碰撞的物體在所受外部對它們的作用力的矢量和為

的情況下

守恒。

總量保持不變

mv1'-mv1mv2'-mv2=0動量二、動量守恒定律1.系統(tǒng)及系統(tǒng)的內(nèi)力和外力

強調(diào)物體間的相互作用(1)系統(tǒng):由兩個(或多個)相互作用的物體構(gòu)成的整體叫作一個

,簡稱

。

(2)內(nèi)力:系統(tǒng)中

的作用力。

(3)外力:系統(tǒng)以

的物體施加給系統(tǒng)

物體的力。

力學系統(tǒng)系統(tǒng)物體間外內(nèi)2.動量守恒定律(1)內(nèi)容:如果一個系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為

,則這個系統(tǒng)的總動量保持不變。

指系統(tǒng)內(nèi)各物體動量的矢量和(2)表達式:m1v1'+m2v2'=

。

3.適用條件系統(tǒng)不受外力或者所受外力的

為零。

4.普適性動量守恒定律適用范圍非常廣泛,

(接近光速)、

(小到分子、原子的尺度)領(lǐng)域均適用。

0m1v1+m2v2矢量和高速微觀情境鏈接如圖所示,開始時甲、乙兩人靜止在光滑的水平面上,甲推乙后,兩人向相反的方向滑去,兩人都有了動量。在甲推乙前,兩人的總動量為0;甲推乙后,兩人的總動量還等于0嗎?相互作用的兩個物體的總動量遵循什么規(guī)律呢?提示

等于0,動量守恒定律。

教材拓展閱讀教材P13“思考與討論”,燒斷細線后,(1)兩輛小車的總動量是多少?是否增加了?為什么?(2)兩輛小車的總動能是否增加了?提示

(1)總動量是0;沒有增加;燒斷細線后,兩輛小車所受重力與支持力為平衡力,所受彈力每個時刻都等大、反向,彈力的沖量都等大、反向,根據(jù)動量定理可知,兩輛小車獲得的動量等大、反向,它們的總動量為0,與燒斷前的總動量相等。(2)總動能增加。易錯辨析(1)內(nèi)力和外力是相對的。若研究對象發(fā)生變化,內(nèi)力和外力也可能發(fā)生變化。(

)(2)兩物體相互作用時,若系統(tǒng)不受外力,兩物體組成的系統(tǒng)動量守恒。(

)(3)動量守恒定律中的速度是相對于同一參考系的速度。(

)(4)只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,系統(tǒng)的動量就不可能守恒。(

)(5)動量守恒就是系統(tǒng)的總動量的大小和方向在任意時刻總保持不變。(

)√√√×只要系統(tǒng)所受外力的矢量和為0,系統(tǒng)動量就守恒,不管系統(tǒng)內(nèi)是否受摩擦力?！讨仉y探究·能力素養(yǎng)全提升探究點一對動量守恒定律的理解導學探究如圖所示,子彈以較大速度射入放在有摩擦的水平面上的木塊,子彈與木塊系統(tǒng)在子彈進入木塊的過程中動量守恒嗎?在木塊攜子彈滑行過程中動量還守恒嗎?提示

子彈射入木塊的過程中,水平方向受摩擦力,外力的矢量和不為0。但子彈進入木塊的時間極短,外力的矢量和的沖量近似等于0,所以系統(tǒng)動量守恒。木塊攜子彈滑行過程中受摩擦力作用時間長,外力的矢量和也不為0,所以動量不守恒。知識歸納1.對動量守恒定律條件的理解(1)系統(tǒng)不受外力作用,這是一種理想化的情形。(2)系統(tǒng)受外力作用,但所受外力的矢量和為零。例如,光滑水平面上兩物體的碰撞就是這種情形。(3)系統(tǒng)受外力作用,但外力遠遠小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時,系統(tǒng)的總動量近似守恒。例如,拋出去的手榴彈在空中爆炸的瞬間,彈片所受火藥爆炸產(chǎn)生的內(nèi)力遠大于其重力,重力完全可以忽略不計,系統(tǒng)的動量近似守恒。(4)系統(tǒng)受外力作用,所受的外力的矢量和不為零,但在某一方向上外力的矢量和為零,則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。2.動量守恒定律的五個特性

特性具體內(nèi)容系統(tǒng)性研究對象是相互作用的兩個或多個物體組成的系統(tǒng)相對性應(yīng)用時,系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的速度必須相對于同一慣性系,通常均為對地的速度瞬時性在相互作用前(或后)系統(tǒng)的總動量是系統(tǒng)中各物體在相互作用前(或后)同一時刻的動量之和,不同時刻的動量一般不能相加矢量性對于作用前后物體的運動方向都在同一直線上的問題,應(yīng)先選取正方向,與選取的正方向一致的動量為正值,相反的為負值普適性動量守恒定律不僅適用于低速、宏觀的系統(tǒng),而且適用于高速、微觀的系統(tǒng)典例剖析【例題1】

(2024廣東珠海高二期末)下列幾種現(xiàn)象所選系統(tǒng)動量守恒的有(

)A.原來靜止在光滑水平面上的車,從水平方向跳上一個人,對于人跳上車前后瞬間,人和車組成的系統(tǒng)B.運動員將鉛球從肩窩開始加速推出,運動員和鉛球組成的系統(tǒng)C.從高空自由落下的重物落在靜止于地面上的車廂中,重物和車廂組成的系統(tǒng)D.光滑水平面上放一斜面,斜面也光滑,一個物體沿斜面滑下,物體和斜面組成的系統(tǒng)A解析

A項中人與車組成的系統(tǒng)所受合力為0,動量守恒;B項中運動員和鉛球組成的系統(tǒng),初動量為0,末動量不為0,動量不守恒;C項中系統(tǒng)的末動量為0而初動量不為0,動量不守恒;D項中物體沿斜面加速下滑,向下的動量增大,動量不守恒。方法技巧

系統(tǒng)動量是否守恒的判定方法(1)選定研究對象及研究過程,分清外力與內(nèi)力。(2)分析系統(tǒng)受到的外力矢量和是否為0,若外力矢量和為0,則系統(tǒng)動量守恒;若外力在某一方向上矢量和為0,則在該方向上系統(tǒng)動量守恒。系統(tǒng)動量嚴格守恒的情況很少,在分析具體問題時要注意把實際過程理想化。(3)除了利用動量守恒條件判定外,還可以通過實際過程中系統(tǒng)各物體各方向上總動量是否保持不變來進行直觀的判定。對點演練1.(多選)(2024河南安陽高二期末)關(guān)于動量守恒的條件,下面說法正確的是(

)A.只要系統(tǒng)內(nèi)有摩擦力,動量就不可能守恒B.只要系統(tǒng)所受合外力為0,系統(tǒng)動量就守恒C.系統(tǒng)加速度為0,系統(tǒng)動量一定守恒D.只要系統(tǒng)所受合外力不為0,則系統(tǒng)在任何方向上動量都不可能守恒BC解析

動量守恒的條件是系統(tǒng)所受合外力為0,與系統(tǒng)內(nèi)有無摩擦力無關(guān),選項A錯誤,B正確。系統(tǒng)加速度為0時,根據(jù)牛頓第二定律可知系統(tǒng)所受合外力為0,所以此時系統(tǒng)動量守恒,選項C正確。系統(tǒng)所受合外力不為0時,在某方向上所受合外力可能為0,此時在該方向上系統(tǒng)動量守恒,選項D錯誤。探究點二動量守恒定律的應(yīng)用導學探究如圖所示,在光滑的水平面上有一輛平板車,某同學站在車上,想通過敲打車的左端讓平板車向右不斷運動。這個做法可行嗎?為什么?提示

不可行。此相互作用過程中動量守恒,當把錘頭打下去時,錘頭向右運動,車就向左運動,系統(tǒng)總動量為零;舉起錘頭時,錘頭向左運動,車就向右運動。用錘頭連續(xù)敲打時,車只是左右運動,一旦錘頭不動,車就會停下來,所以車不能持續(xù)向右運動。知識歸納1.動量守恒定律不同表達式的含義(1)p=p':系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p'。(2)Δp1=-Δp2:相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),一個物體的動量變化量與另一個物體的動量變化量大小相等、方向相反。(3)Δp=0:系統(tǒng)總動量增量為0。(4)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2':相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),作用前的動量和等于作用后的動量和。2.應(yīng)用動量守恒定律解題的步驟

典例剖析【例題2】

(多選)(2024江蘇宿遷高二期末)如圖所示,在光滑水平面上,一速度大小為v0的A球與靜止的B球碰撞后,A球的速率為A、B兩球的質(zhì)量之比可能是(

)A.3∶4

B.4∶3C.8∶3

D.3∶8AD對點演練2.(2024浙江湖州高二期末)某魚雷快艇的總質(zhì)量為m',以速度v前進,現(xiàn)沿快艇前進方向發(fā)射一顆質(zhì)量為m的魚雷后,快艇速度減為原來的,不計水的阻力,則魚雷的發(fā)射速度為(

)A學以致用·隨堂檢測全達標123451.(對動量守恒定律的理解)(多選)(2024湖南湘潭月考)下列四幅圖所反映的物理過程,系統(tǒng)動量守恒的是(

)AC12345解析

子彈和木塊的系統(tǒng)在水平方向不受外力,豎直方向所受合力為0,系統(tǒng)動量守恒,A正確;在彈簧恢復原長的過程中,系統(tǒng)在水平方向始終受墻的作用力,系統(tǒng)動量不守恒,B錯誤;木球與鐵球的系統(tǒng)所受合外力為0,系統(tǒng)動量守恒,C正確;木塊下滑過程中,斜面始終受擋板的作用力,系統(tǒng)動量不守恒,D錯誤。123452.(對動量守恒定律的理解)(多選)(2024福建寧德高二月考)在光滑水平面上A、B兩小車中間有一彈簧(不連接),如圖所示,用手抓住小車并將彈簧壓縮后使小車處于靜止狀態(tài),將兩小車及彈簧看作一個系統(tǒng),下列說法正確的是(

)A.兩手同時放開后,系統(tǒng)總動量始終為0B.先放開左手,再放開右手,動量守恒C.先放開左手,后放開右手,總動量方向向左D.無論何時放手,兩手放開后,在彈簧恢復原長的過程中,系統(tǒng)總動量都保持不變,但系統(tǒng)的總動量不一定為0ACD12345解析

若兩手同時放開A、B兩車,兩手放開后系統(tǒng)所受合外力為0,系統(tǒng)動量守恒,由于系統(tǒng)初動量為0,則兩手放開后系統(tǒng)總動量為0,故A正確;先放開左手,再放開右手,此過程中兩車與彈簧組成的系統(tǒng)所受合外力不為0,系統(tǒng)動量不守恒,故B錯誤;先放開左手,系統(tǒng)所受合外力向左,系統(tǒng)所受合外力的沖量方向向左,系統(tǒng)總動量方向向左,再放開右手,系統(tǒng)動量守恒,系統(tǒng)總動量方向不變,故C正確;無論何時放手,兩手放開后,系統(tǒng)所受合外力為0,系統(tǒng)動量守恒,在彈簧恢復原長的過程中,系統(tǒng)總動量都保持不變。如果同時放手,系統(tǒng)總動量為0,如果不同時放手,系統(tǒng)總動量不為0,則系統(tǒng)的總動量不一定為0,故D正確。123453.(動量守恒定律的應(yīng)用)如圖甲所示,質(zhì)量為m1的薄長木板靜止在光滑的水平面上,t=0時一質(zhì)量為m2的滑塊以水平初速度v0從長木板的左端沖上木板并最終從右端滑下。已知滑塊和長木板在運動過程中的v-t圖像如圖乙所示,則木板與滑塊的質(zhì)量之比m1∶m2為(

)A.1∶2 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶1B12345解析

取滑塊的初速度方向為正方向,對滑動和木板組成的系統(tǒng),根據(jù)動量守恒定律有m2v0=m2v2+m1v1,由題圖乙知v0=40

m/s,v2=20

m/s,v1=10

m/s,代入數(shù)據(jù)解得m1∶m2=2∶1,故B正確。123454